操作系统半期复习第三章进程

1.进程概念：

                【1】定义：进程是程序关于某一个数据集合上的一次运行活动。是系统进行资源分配和调度的独立单位。进程是正在运行的程序的抽象，将一个cpu虚拟为多个cpu。

                【2】进程和程序：

                                （1）进程在内存，是在内存中运行着的一个程序的实例，是程序的一次执行，是活动实体，有生有消，又短暂的生命周期；进程可以创建进程。

                                （2）程序在外存：是进程的代码部分，是静止实体，是相对长久的。

                【3】内存中的进程：两个可以和同一程序相关联，但是当做两个单独的执行序列。

/*每个都是单独进程，虽然文本段相同，但是数据，堆和堆栈段却不同*/

/*进程本身可以作为环境*/

                 【4】进程实体：由程序段、相关的数据段（用户相关）和进程控制块PCB（process control block）（寄存器和内核相关）三部分构成进程实体，也成为“进程映像”，PCB是进程存在的唯一标志。

！内核  ！

                                （1）批处理os：作业

                                （2）分时os：用户程序或用户

                 【5】进程的基本状态：

                                （1）new：分配新的pid和pcb的新进程因为因为内存资源有限等原因，还未加载到内存中

                                （2）就绪（ready）：已具备运行条件，等待分配处理器

                                （3）运行（running）：进程正在执行。

                                （4）阻塞（waiting/blocked）：因等待一件事情而暂时不能运行的状态

                                （5）terminated（中止）：回收资源但保留一段时间pcb

                【6】上下文切换：进程运行时，其硬件状态保存在cpu的寄存器中，所以当处理器进行进程切换时将新进程的pcb调入送到相对应寄存器中，这称为上下文切换

                【6】进程的特点：

                                （1）并发性（统一时间间隔内，有同时推进多个的效果，实质上每一个时刻都只有一个在执行但却有同时执行多个的体验）

                                （2）动态性：进程是正在执行程序的实例，动态产生，动态消亡，在生命周期内，三种状态之间切换

                                （3）独立性：进程是资源分配和调度的一个独立单位

                                （4）交互性：进程在执行过程中可能产生直接或间接的关系

                                （5）异步性（不可预知，走走停停，相对独立）：每个进程都以其相对独立、不可预知到速度向前推进。

2.进程调度：

                【1】不同os的不同进程调度设计目的

                                （1）多道化程序os：无论何时都有进程运行
                                （2）分时os：在进程之间快速切换cpu

                【2】进程调度队列（对应进程的三种状态的积蓄而分的存储空间）:

                 【3】三级调度：

                                （1）长程/作业/高级调度：将ready状态中的作业/任务按某种算法选择一个或一批，为其建立进程，然后进入内存，并且在作业/任务完成时，还负责回收系统资源。用来控制多道程序的度（内存中进程的数量）

                                （2）中程/交换/中级调度：为提高系统吞吐量和内存利用率而引入的内外存对换swap的功能

                                （3）短程/进程/低级调度：进程调度使用最频繁，要求高效率。主要任务是按某种算法将处理及分配给一个处于就绪状态的进程。

                                                        <1>短程调度的三个机制：排队器，分派器，上下文切换（进程的硬件状体保存在cpu中，切换进程也会被更新为新进程的硬件状态，也就是上下文切换）

                                                        <2>引起短程调度的事件： 

3.进程运行：

                【1】进程控制

                                （1）原语primitive：完成某种特定功能的一段程序，具有不可分割性和不可中断性。即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。也即原子操作。

                【2】进程创建的过程：

                                （1）给新进程分配一个唯一标识以及进程控制块（PCB，PID）

                                （2）为进程分配地址空间（分派器）

                                （3）初始化进程控制块，设置默认值（PCB初始化）

                                （4）设置相应的队列指针（排队器）

/*分别对应三个短程调度机制*/

                【3】进程创建：

                                （1）父进程和子进程并发执行

                                （2）父进等待，知道子进程终止

4.进程间通信：

                【1】基本通信方式：

                                （1）消息传递：信息传递则是由操作系统提供机制，让协作进程能通过消息 

            ·                                       传递来进行通信。

                                                             ①通过系统调用实现，因此需要更多的内核介入时间消耗；

                                                             ②用于交换少量数据很有用，不需要避免冲突

                                                                

                                （2）共享内存：共享内存的通信方法要求进程共享一个内存区域，并且需要

                                                    程序员自己明确编写访问和操作共享内存的代码。

                                                             ①快速方便的通信，可以达到内存的速度；

                                                             ②仅在建立内存区时需要系统调用，此后的访问都被处理为

                                                        常规的内存访问，不需要内核的帮助。

 

 

                                （3）管道：利用一种传输介质——内存或文件连接两个相互通信的进程

 

                【2】协同进程：

                                独立进程：不会影响到另一个进程的执行会被另一个进程执行影响

                                协同进程：与独立进程相反。